基于洋葱模型的数据库加密系统的研究与实现

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1、Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ１；Ｕｎｓｉｖｅｒｉｔｙ硕士学位论文ＴＨＥＳ＇ＩＳＦＯＲＭＡＳＴＥＲＳＤＥＧＲＥＥ论文题目基于洋葱模型的数据库加密系统的研究与实现作者曾康学院软件学院专业软件工程指导教师周福才教授徐艳军高级工程师备注二零一六年十二月分类号密级ＵＤＣ学位论文基于洋葱模型的数据库加密系统的研究与实现作者姓名：曾康指导教师：周福才教授东北大学软件学院徐艳军高级工程师东软集团股份有限公司：中请学位级别：硕士学科类别专业学位

2、学科专业名称：软件工程：论文提交口期：２０１６年１２Ｈ论文答辩日期２０１６年１２月学位授予口期：２０１７年１月答辩委员会主席：陈东明评阅人：张吉良、赵德平东北大学２０１６年１２月ＡＴｈｅｓｉｓｉｎＳｏｆｔｗａｒｅＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＤａｔａｂａｓｅＥｎｃｒｙｐｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＯｎｉｏｎＭｏｄｅｌＢｙＺｅｎｇＫａｎｇＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：ＰｒｏｆｅｓｓｏｒＺｈｏｕＦｕｃａｉＮｏｒｔｈｅａ

3、ｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＤｅｃｅｍｂｅｒ２０１６独创性声明。本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的论文中取得的研宄成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果一，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢学位论文作者签名：＞７，、曰期：、Ｔ学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和

4、磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半□两年ｆ：学位论文作者签名导师签名：７：签字曰期：签字曰期４上？卜ｃｐ－Ｉ－东北大学碩士学位论文摘要基于洋葱模型的数据库加密系统的研究与实现摘要，外包数据库以其高效的计算能力随着云存储技术的快速发展、海量的存储资源以及便捷的管理方式吸引着广大用户，人们越来越倾向于选择将自有数据依托于第三方数据库服务提供商，日益增进的黑客

5、技术以及数据库服务提供商对数据的所有权限。然而使得用户外包数据的安全性面临着严峻的挑战，。其中针对外包数据的内部攻击尤为严重恶意的数据库管理员可以随意窃取用户数据，严重危及用户自身利益，用户递交。同时的包含敏感信息的数据库查询语句也在一定程度上泄漏了用户自身的隐私。为了应对上述问题，针对通常的数据加密方法在安全性、功能及效率上无法满足用户的实际需求，论文提出基于洋葱模型的数据加密方案，根据洋葱模型多层理论采用多种不同类型的加密算法对用户的外包数据进行多层嵌套加密。具体方案为通过同态加密、可搜索加密、确定性对称加密、可

6、连接加密、保序加密等密码学算法来支持对密态数据库的聚合查询，、模糊查询、等值查询、多表连接查询、范围查询等操作从而实现在保证用户数据机密性的同时，又能满足多种不同的ＳＱＬ查询类型。针对查询用户自身的隐私保护问题，论文结合单服务器私有信息检索（ＰｒｉｖａｔｅＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＲｅｔｒｉｅｖａ丨，ＰＩＲ）＿方案，支持用户发起包含敏感数据的ＳＱＬ查询，在完成数据库查询处理的前提下保护了用户隐私。一论文在上述方案的基础上，设计与实现了种基于洋葱模型的数据库加密系统，并Ｓｈ？使用ｙｓｂｅｎｃ蕋准测试工员对该系统进行了测

7、试，验证了该系统功能的正确性以及方案的可行性。通过理论分析与系统测试表明，系统不但能够支持人们日常的数据库查询处理，，因此也，从而保证了用户外包数据的可用性而且由于系统采用数据库加密方案保证了数据的机密性。同时由于系统结合了ＰＩＲ方案，能够保证用户得到查询结果且服务器无法得知用户具体查询的内容，实现对用户自身隐私的保护。因此，系统具有广泛的理论研宄价值与实用价值。：外包数据关键词；洋葱加密模型；数据库加密；ＰＩＲ；隐私保护－－ＩＩ东北大学硕士学位论文ＡｂｓｔｒａｃｔＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＩｍｐｌｅｍｅ

8、ｎｔａｔｉｏｎｏｆＤａｔａｂａｓｅＥｎｃｒｙｐｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＯｎｉｏｎＭｏｄｅｌＡｂｓｔｒａｃｔａｄｄ